[發明專利]一種遠紅外探測器及近場顯微鏡

有效

• 申請號: 202010499983.3
• 申請日: 2020-06-04
• 公開（公告）號: CN111610345B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 向奎;王紀浩;黃秋萍;陸輕鈾;陸亞林
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01Q60/18
• 分類號: G01Q60/18;G01J1/42;G01N21/3581;H01L31/028;H01L31/0352;H01L31/09
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱宗力

本申請公開了一種遠紅外探測器及近場顯微鏡，其中，遠紅外探測器采用石墨烯量子點作為探測元件，石墨烯量子點具有寬頻譜光吸收、高電熱導率、低電子?聲子耦合等有益特性，可以高效地探測太赫茲信號。此外遠紅外探測器將石墨烯量子點放置于針尖狀結構的底面或靠近底面的側面上，使得石墨烯量子點的探測效率具有極大的提高，可用于極微弱太赫茲信號的探測，甚至有望能夠實現對太赫茲單光子的探測，并且可以極大的縮小整個遠紅外探測器以及近場顯微鏡的體積，使得具備遠紅外探測器的近場顯微鏡可以放置于十分狹小的空間中(比如低溫強磁場環境中)。最后，遠紅外探測器在使用過程中僅需要固定針尖狀結構即可，簡化了太赫茲信號的探測流程。

技術領域

本申請涉及探測器技術領域，更具體地說，涉及一種針尖型遠紅外探測器及近場顯微鏡。

背景技術

太赫茲波是指頻率為0.1-10THz的電子波，在電磁頻譜上接于紅外波段和微波波段之間，稱為遠紅外波。

由于太赫茲波的諸多優異特性，例如良好的穿透性、寬的光譜覆蓋、皮秒量級的瞬態性以及較低的電離特性等，太赫茲技術為人們對物質的表征和微觀操控提供了很大的理論和技術支持，并且在高空間和時間分辨率的探測與成像、大容量與高保密的中短距離通信、射電天文探測、大氣與環境監測、生物醫學診斷等領域有著重大的應用前景。但長期以來，由于缺乏有效地太赫茲產生和探測的方法，太赫茲技術的應用與推廣受到了很大的限制。

太赫茲探測器(或稱遠紅外探測器)是太赫茲技術應用推廣的關鍵器件之一。目前，太赫茲信號的直接測量方法主要有熱電探測和光電探測兩種。其中，采用熱電探測的太赫茲探測器在太赫茲頻段響應率較低，響應速度慢，不適用于快速檢測的要求。相比較而言，采用光電探測的太赫茲光電探測器具有響應速度快、探測靈敏度高等特點，但傳統太赫茲光電探測器暗電流較大，無法實現對微弱太赫茲信號的探測。

發明內容

為解決上述技術問題，本申請提供了一種遠紅外探測器及近場顯微鏡，所述遠紅外探測器提高了探測效率、靈敏度，從而實現了對極微弱太赫茲信號的探測，并且所述遠紅外探測器的結構緊湊，集成度高，在使用過程中僅需要固定針尖狀結構即可，簡化了太赫茲信號的探測流程。

為實現上述技術目的，本申請實施例提供了如下技術方案：

一種遠紅外探測器，包括：

針尖狀結構；

位于所述針尖狀結構的側面或底面的石墨烯量子點；當所述石墨烯量子點位于所述針尖狀結構的側面時，所述石墨烯量子點與所述針尖狀結構的底面的距離小于或等于預設距離；

分別與所述石墨烯量子點的兩側對稱連接的兩個石墨烯電極；

分別與所述石墨烯電極遠離所述石墨烯量子點一側連接的兩個金屬電極。

可選的，所述石墨烯電極設置于所述針尖狀結構的側面。

可選的，所述石墨烯量子點為單層石墨烯，且所述石墨烯量子點的直徑小于100nm。

可選的，所述針尖狀結構為棱柱形針尖結構或圓臺狀針尖結構。

可選的，當所述針尖狀結構為棱柱形針尖結構時；

所述棱柱形針尖結構的底面的一個端點為近樣品點；

所述棱柱形針尖結構共用所述近樣品點的三個表面為底面、第一豎面和第二豎面。

可選的，所述石墨烯量子點位于所述底面；

兩個所述石墨烯電極分別設置于所述第一豎面和所述第二豎面。

可選的，所述石墨烯量子點位于所述第一豎面；

兩個所述石墨烯電極分別設置于所述第一豎面和所述第二豎面。